Чтобы выросло растение, требуются не только свет, диоксид углерода и вода. Нужны еще минеральные ресурсы. Наряду с углеродом, кислородом и водородом растительная масса содержит в среднем 2 —4 % азота (в белковых веществах —15—19%). По этому показателю азот относят к биоэлементам (см. рис. 6.1): по количественному содержанию в растительных тканях он занимает четвертое место. Между усвоением азота растением и продуктивностью существует корреляция; это относится как к отдельному растению, так и ко всему растительному покрову Земли. Прирост растительной массы нередко лимитируется количеством азота. При недостатке азота растения остаются низкорослыми, имеют мелкоклеточные ткани и грубые клеточные стенки.
Растения нуждаются во многих других элементах, которые либо поступают из минералов, либо становятся доступными в результате минерализации органического вещества. Все химические элементы поглощаются в форме ионов и включаются в растительную массу, накапливаясь в клеточном соке. После сжигания сухого органического материала минеральные вещества остаются в виде золы. В золе растений могут находиться все химические элементы, встречающиеся в литосфере. Жизненно необходимыми и незаменимыми являются основные элементы минерального питания, которые нужны в больших количествах: фосфор, сера, калий, кальций, магний, а также микроэлементы — железо, марганец, цинк, медь, молибден, бор и хлор (см. рис. 6.1). Кроме того, существуют элементы, которые требуются только для некоторых групп растений: натрий — для маревых, кобальт — для бобовых, алюминий — для папоротников и кремний — для диатомовых водорослей.
Для упорядоченного обмена веществ, хорошей продуктивности и беспрепятственного развития нужно, чтобы растение получало питательные вещества, включая микроэлементы, не только в достаточных количествах, но и в надлежащих соотношениях. Со времен Ю. Либиха известно, что урожай зависит от того вещества, которое имеется в недостаточном количестве. Разные виды растений значительно различаются по своим потребностям в питательных веществах. Для культурных растений этот вопрос изучен довольно хорошо. О специфических потребностях дикорастущих видов, напротив, известно немного, хотя именно эти сведения помогли бы лучше понять причины, определяющие характерный видовой состав растительного сообщества.
Элементы минерального питания находятся в почве в растворенном и связанном виде. В почвенной воде растворена лишь очень незначительная часть (менее 0,2 %) всего запаса питательных веществ. Почти 98 % биогенных элементов в почве содержится в органических остатках, гумусе и труднорастворимых неорганических соединениях или входит в состав минералов. Этот резерв питательных веществ очень медленно мобилизуется в результате минерализации гумуса и процессов выветривания. Остальные 2 % адсорбированы на почвенных коллоидах.
Корень извлекает из почвы питательные вещества различными способами (рис. 6.2):
поглощение ионов из почвенного раствора. Здесь ионы непосредственно и легко доступны, но концентрация почвенного раствора очень низка. Почвенный раствор пополняет свой ионный фонд в результате перехода ионов из твердой почвенной фазы;
обменное поглощение сорбированных ионов. Выделяя ионы Н+ и НСОз (продукты диссоциации углекислоты, образующейся при дыхании), корень способствует ионному обмену поверхности глинистых и гумусовых частиц и получает в обмен ионы питательных солей;
растворение связанных запасов питательных веществ. Химически связанные элементы минерального питания, прежде всего тяжелые металлы, высвобождаются и легко поглощаются корнями растений. Выделение Н+ и органических кислот зависит от интенсивности дыхания и, следовательно, от снабжения корней кислородом и углеводами, которое, в свою очередь, зависит от температуры.
Между минеральными веществами почвы и водой как ресурсами для роста растений существует не только значительное сходство, но и сильное взаимодействие. Корни не будут прорастать в участки почвы, не содержащие доступной для них воды, вследствие чего биогенные элементы, содержащиеся здесь, обычно не используются.
Растения, лишенные «незаменимых» минеральных элементов, растут хуже и могут оказаться не в состоянии достигнуть тех участков почвы, где содержится доступная для них вода. Такого же рода взаимодействия имеют место и между различными минеральными ресурсами.

Рис. 6.2. Мобилизация минеральных веществ в почве и поглощение их корнем (по В.Лархеру, 1978). Черные кружки — минеральные вещества, светлые — ионы Н+ и НСО3
У растения, испытывающего азотное голодание, плохо растут корни, и ему, быть может, не удастся «подкормиться» в тех участках почвы, где содержатся усвояемые фосфаты, а то и азот.
Корни растений в большинстве своем обладают особенностями, наделяющими их свойствами «разведчиков». Корни сначала растут в длину, а уж затем дают боковые отростки (побеги же сначала образуют зачатки листьев, после чего удлиняются); благодаря этому свойству корней эксплуатации почвенных ресурсов предшествует их разведка.
Боковые корни обычно развиваются так, что они растут в различных направлениях от основного; от этих первичных корней в различных же направлениях разрастаются вторичные, а от них продолжают расти третичные корни.
Такие правила роста как бы направляют зондирование данного объема почвы, благодаря чему снижается вероятность того, что два ответвления одного и того же корня будут эксплуатировать один и тот же участок почвы.